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基本信息

項(xiàng)目名稱：
五種不同材料對飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究
小類：
能源化工
簡介：
沸石、分子篩作為一種廉價(jià)的無機(jī)非金屬礦物，因其獨(dú)特的吸附、篩分和離子交換性能而在城市水處理中有著很好的應(yīng)用前景，利用它去除水中的氨氮具有效率高、工藝簡單、易再生、處理成本低等特點(diǎn)。本文采用沸石、分子篩作為材料，先進(jìn)行預(yù)處理，使之對氨氮具有較高的離子選擇性和交換容量，并對其去除飲用水中低濃度氨氮（0.8～1.0mg/L）進(jìn)行了研究。
詳細(xì)介紹：
實(shí)驗(yàn)中測試了五種不同材料（天然沸石、NaCl改性沸石、鈉型分子篩、水洗分子篩、H型分子篩）對微污染水源水中低濃度氨氮（0.8～1.0 mg/L）的吸附性能，考察了材料投加量、原水pH值、攪拌時(shí)間、初始濃度對氨氮去除效果的影響，并對比了五種材料去除氨氮的效果，結(jié)果表明：在相同條件下，自來水模擬水樣，氨氮初始濃度為1.0 mg/L左右，材料投加量為0.30 g/L，原水pH值為7，攪拌時(shí)間為45 min時(shí)，水洗分子篩對氨氮去除率可達(dá)91.6%，出水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；通過XRD表征分析，鈉型分子篩與水洗分子篩的晶形結(jié)構(gòu)相同，而H型分子篩結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，在2θ為0～20°的位置上，天然沸石與分子篩的結(jié)構(gòu)明顯不同；由動力學(xué)分析得到，水洗分子篩吸附氨氮的過程符合Langmuir方程，動力學(xué)方程可用準(zhǔn)二級動力學(xué)模型來描述。

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  • 五種不同材料對飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目前我國地下水源含有低濃度（1.0mg/L左右）氨氮，且低濃度氨氮很難用常規(guī)的方法去除。本課題組比較了五種吸附材料對飲用水中低濃度氨氮的去除效果，并進(jìn)行了材料表征和動力學(xué)分析。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

采用天然礦物材料處理低濃度氨氮，解決了傳統(tǒng)工藝無法去除低濃度氨氮的弊端，且天然礦物原料來源廣，廉價(jià)易得，無毒無害、使用后的材料可以再生，重復(fù)利用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

針對我國地下水中低濃度氨氮的問題，研究去除低濃度氨氮的方法材料勢在必行，將天然礦物材料應(yīng)用于飲用水中低濃度氨氮的去除試驗(yàn)研究，方法簡單，效果顯著，實(shí)用性好。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文測試了五種不同材料（天然沸石、NaCl改性沸石、鈉型分子篩、水洗分子篩、H型分子篩）對微污染水源水中低濃度氨氮（0.8～1.0 mg/L）的吸附性能，考察了材料投加量、原水pH值、攪拌時(shí)間、初始濃度對氨氮去除效果的影響，并對比了五種材料去除氨氮的效果，結(jié)果表明：在相同條件下，自來水模擬水樣，氨氮初始濃度為1.0 mg/L左右，材料投加量為0.30 g/L，原水pH值為7，攪拌時(shí)間為45 min時(shí)，水洗分子篩對氨氮的去除率可達(dá)91.6%，出水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（<0.5mg/L）。

獲獎情況

“改性沸石對含氟地下水的除氟效果研究”發(fā)表于礦產(chǎn)綜合利用；并獲得2007年南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)協(xié)會第二十三屆論文年會三等獎； “氯化鈉改性沸石對飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究”發(fā)表于天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)； “納米分子篩處理低濃度含氟地下水的試驗(yàn)研究”發(fā)表于天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)。

鑒定結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)所用去除氨氮的材料，“煅燒高嶺土制備系列納米分子篩的研究及應(yīng)用”，2003.8.9經(jīng)天津科委鑒定，鑒定結(jié)果屬：國際先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 付婉霞，聶正武.沸石去除地下水源水中度氨氮的試驗(yàn)研究[J].中國給水排水，2007，33(3)：106～109 [2] 張敏，葉鋒，張林生.沸石去除微污染水源中氨氮的研究[J].污染防治技術(shù)，2002，15(4)：7～9 [3] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會．水和廢水監(jiān)測分析方法第四版[M]．北京：中國環(huán)境出版社，2002：279～281 [4] 趙丹，王曙光，欒兆坤等.改性斜發(fā)沸石吸附水中氨氮的研究[J].環(huán)境化學(xué)報(bào)，2003，22(1)：59～63 [5] J . R. Klieve. M. J . Semmens. An Evaluation of Pretreated Natural Zeolites for Ammoninm Removal [J] . Water Research ,1980. 2 (14)：131～135

同類課題研究水平概述

目前國內(nèi)外學(xué)者對飲用水中氨氮應(yīng)用各種方法進(jìn)行了去除研究，國外學(xué)者Konishi等介紹了利用沸石作為吸附柱填料，吸附水中的氨氮，氨氮質(zhì)量濃度為15mg/L，流量為480mL/min，停留時(shí)間為7min，出水氨氮達(dá)標(biāo)。M. Sarioglu以土耳其某地的天然沸石對水中氨氮進(jìn)行了序批式和連續(xù)的處理，在序批式處理中研究了攪拌時(shí)間和氨氮的初始濃度對去除效果的影響，在連續(xù)處理的實(shí)驗(yàn)中，考察了流速、pH值、氨氮的初始濃度的影響，當(dāng)氨氮的濃度從5 mg/L升高到12mg/L時(shí)，對氨氮的交換能力從0.7mg/g提高到1.08mg/g。Deyi Wu等將從粉煤灰中合成的鈉型沸石（Na－ZFA）經(jīng)過不同鹽處理后，形成Ca-,Mg-,Al-和Fe-ZFA沸石，考察它們同時(shí)去除水中氨氮的能力。 國內(nèi)學(xué)者耿土鎖曾研究過滴式生物濾池和淹沒式生物濾池對微污染地面水中氨氮（10-15mg/L）的去除效果，試驗(yàn)表明兩種生物濾池對氨氮的去除率均達(dá)到了65 %，張曦等研究了生物沸石床對模擬水中氨氮的去除效果，但是生物處理法需要較長的時(shí)間，各型生物設(shè)備的凈水效率與原水水質(zhì)水力負(fù)荷氣水比有關(guān)，特別是水溫對凈水效率的影響最大，且對于低濃度的氨氮很難處理，而且運(yùn)行能耗較高，操作較為復(fù)雜。江坤等在利用改性過的沸石對低濃度氨氮（5.0mg/L）進(jìn)行處理時(shí)，最高去除率可以達(dá)到60 %以上。張敏等認(rèn)為沸石離子交換法能有效地去除微污染水源中的氨氮，當(dāng)源水氨氮濃度為1.5～6.5mg/L時(shí)，氨氮去除可達(dá)50%以上。張曉麗等利用天然沸石和NaCl 改性后的沸石對含氨氮水樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 氨氮去除率可達(dá)42.8%。 縱觀水源水中氨氮去除的現(xiàn)狀，國內(nèi)外應(yīng)用各種方法對飲用水的低濃度的氨氮進(jìn)行了處理，但對于濃度為0.8-1.0mg/L的氨氮去除報(bào)道極少，但是該濃度的氨氮又達(dá)不到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，使水體有異味，而用上述方法難以去除，本課題致力于研究一種去除微污染水源中低濃度氨（0.8-1.0mg/L）的方法和材料，試驗(yàn)選取了五種材料（天然沸石，氯化鈉改性沸石，鈉型分子篩，水洗分子篩和H型分子篩）測試了去除水中低濃度氨氮（0.8-1.0mg/L），水洗分子篩去除氨氮的性能穩(wěn)定可靠，處理效果良好，該材料資源豐富，失效后容易再生，且其設(shè)備操作簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，特別適用于中小型水廠，應(yīng)該有很好的市場應(yīng)用前景。
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